6 دقیقه
آنها صحنه را کم داشتند. سالها دانشمندان پروتئینهای سطحی ویروس را مانند بازیگرانی مطالعه میکردند که بیرون از صحنه از آنها عکس گرفته شده است؛ لباسشان کامل بود، اما دکور و محیطی که حالت بدن و حرکتهایشان را شکل میدهد وجود نداشت. نتیجه، تصاویری مقطعی بود که نشان نمیداد آنتیبادیها در میدان واقعی چگونه به ویروس نزدیک میشوند، آن را میگیرند و از کار میاندازند.
اکنون گروهی به سرپرستی پژوهشگران مؤسسه اسکریپس ریسرچ، با همکاری IAVI و چند مرکز دیگر، بخشی از همان صحنه را بازسازی کردهاند. آنها با قرار دادن پروتئینهای ویروسی در دیسکهای بسیار کوچک لیپیدی، یعنی نانودیسکهایی که غشای ویروس را شبیهسازی میکنند، میتوانند تعامل آنتیبادیها با این پروتئینها را در محیطی ببینند که شباهت بیشتری به یک ویروس واقعی دارد. تصاویر و آزمونهای عملکردی حاصل از این روش، برخی ابهامهای قدیمی را ناگهان قابل مشاهده کرده است.
چرا این موضوع مهم است؟ زیرا بسیاری از تلاشها برای تولید واکسن بر قطعات پروتئینی ساختهشده در آزمایشگاه تکیه دارند که بخشهای متصلکننده به غشا را حذف میکنند. این بخشهای حذفشده فقط دنبالههای بیاهمیت نیستند؛ آنها بر نحوه تاخوردگی کل پروتئین، جایگیری آن روی سطح ویروس و امکان دسترسی آنتیبادیهای اطراف اثر میگذارند. بدون این زمینه غشایی، پژوهشگران ممکن است نقاط تماس کلیدی را از دست بدهند و در تشخیص اینکه کدام پاسخهای آنتیبادی محافظتکننده هستند، دچار خطا شوند.
نانودیسکها این مشکل را به روشی کاربردی و قابل گسترش حل میکنند. تصور کنید تکهای کوچک و پایدار از غشای سلولی را جدا کرده و یک پروتئین ویروسی را در آن جای دادهاید، بهگونهای که پروتئین مانند زمانی رفتار کند که روی یک ویریون واقعی قرار دارد. لیپیدها نقش داربست را فراهم میکنند و نانودیسک، جهتگیری و محدودیت حرکتی پروتئین را حفظ میکند. این پلتفرم ساختار را نگه میدارد، با آزمونهای رایج آزمایشگاهی سازگار است و با ابزارهای تصویربرداری با وضوح بالا نیز تطبیق پیدا میکند. آزمایشهای کوتاهتر. دادههای تمیزتر. مقایسههای بهتر میان نامزدهای واکسن.
یک پروتئین سطحی ویروس، با رنگهای آبی و نارنجی، در اتصال با چندین آنتیبادی، با رنگهای صورتی، سبز و خاکستری/سفید، نشان داده شده است و ناحیهای نزدیک غشا با رنگ قرمز مشخص است.
این گروه پژوهشی روش خود را روی هدفهای دشوار آزمایش کرد: HIV و ابولا. هر دو ویروس پروتئینهای سطحیای دارند که شناسایی و خنثیسازی آنها برای سیستم ایمنی بسیار پیچیده است. در مورد HIV، پژوهشگران بر ناحیهای حفاظتشده نزدیک پایه غشا تمرکز کردند؛ ناحیهای که برخی آنتیبادیهای خنثیکننده گسترده آن را هدف میگیرند. وقتی این ناحیه درون یک نانودیسک ارائه شد، کرایو الکترون میکروسکوپی و آزمونهای اتصال، تعاملهایی را آشکار کردند که وقتی پروتئین از لنگر غشایی خود جدا میشود، اصلا دیده نمیشوند.
این تماسهای تازه قابل مشاهده، از نظر ساختاری توضیح میدهند که چرا برخی آنتیبادیها میتوانند طیف وسیعی از گونههای ویروسی را مهار کنند. بعضی آنتیبادیها با باز کردن مجموعههای پروتئینی یا با وارد شدن در مرز میان پروتئین و غشا، ماشین مولکولی مورد نیاز ویروس برای همجوشی با سلولها را ناپایدار میکنند. دیدن این رقص مولکولی از فاصله نزدیک، به طراحان واکسن تصویر روشنتری میدهد از اینکه هنگام تحریک سیستم ایمنی برای تولید آنتیبادیهایی با کارایی مشابه، باید چه چیزی را تقلید کنند.
این رویکرد فقط به HIV محدود نیست. همین راهبرد تقلید از غشا در آزمایشگاه با پروتئینهای سطحی ابولا نیز کار کرد و نشان داد که میتواند برای آنتیژنهای ویروسی متصل به غشا در موارد دیگر هم کاربرد گسترده داشته باشد؛ از هماگلوتینین آنفلوآنزا گرفته تا بخشهایی از پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 که نزدیک پوشش ویروسی قرار دارند.
این روش برای روندهای کشف واکسن نیز مزیت عملی دارد. نانودیسکها میتوانند مانند طعمههای مولکولی عمل کنند و سلولهای B و آنتیبادیهایی را به دام بیندازند که آنتیژن را در زمینه واقعیتر غشایی تشخیص میدهند. آزمایشهایی که پیشتر یک ماه زمان میبردند، اکنون میتوانند در یک هفته فشرده شوند و مسیر حرکت از طراحی نامزد واکسن تا ارزیابی مقایسهای را سرعت دهند. برای گروههایی که در رقابت برای آزمایش سازههای متعدد هستند، چنین سرعتی اهمیت زیادی دارد.
خود این پلتفرم واکسن نیست؛ بلکه لنزی وفادارتر است که از طریق آن میتوان واکسن را طراحی کرد.
ساخت این سامانه مستلزم کنار هم قرار دادن اجزای موجود بود: شیمی لیپید، مهندسی پروتئین و تصویربرداری. همین یکپارچهسازی است که یک ترفند جذاب آزمایشگاهی را به ابزاری پژوهشی، قابل استفاده، تکرارپذیر و مقیاسپذیر تبدیل میکند. دستاورد آن هم مفهومی است و هم کاربردی: ردپاهای غیرمنتظره آنتیبادیها آشکار میشوند و همین ردپاها میتوانند بهعنوان نقشه راه برای طراحی ایمنزاهای نسل بعدی به کار بروند.
علم اغلب زمانی پیش میرود که از سادهسازی واقعیت برای راحتی دست برداریم و جزئیات پیچیده و بهظاهر نامرتب آن را بازسازی کنیم. نانودیسکها دقیقا همین کار را برای پروتئینهای ویروسی متصل به غشا انجام میدهند. آنها زمینهای ازدسترفته را برمیگردانند و در نتیجه نشان میدهند چرا برخی آنتیبادیها موفق میشوند و برخی دیگر شکست میخورند. برای توسعهدهندگان واکسن که به دنبال حفاظت گسترده و پایدار، مشابه موارد نادری هستند که در طبیعت دیده میشود، همین زمینه اضافی میتواند مرز میان حدسزدن و طراحی دقیق باشد.
میتوان آن را مانند دادن آینهای صادقتر به ایمنیشناسان دانست؛ آینهای که نشان میدهد ویروس واقعا از نگاه سیستم ایمنی چگونه دیده میشود، نه یک تقریب صحنهآراییشده. گام بعدی این است که این کشفیات ساختاری به ایمنزاهایی تبدیل شوند که بتوانند بهطور قابل اعتماد آنتیبادیهای محافظتی را برانگیزند؛ آنتیبادیهایی که اکنون با جزئیاتی بیسابقه قابل مشاهده شدهاند.
منبع: scitechdaily
نظرات
توربو
جذاب و نوآورانه، اما بنظرم یه کمی اغراقشده ست؛ تبدیل یافتههای ساختاری به ایمنزا همیشه پیچیدهست، صبور باشن
حامد
این تعاملها توی بدن زنده هم همونطوری رخ میده؟ یا کلی پارامتر توی آزمایشگاه هنوز جا میافتن؟ سوالام زیادن...
بیوانیکس
تا حدی منطقیه، ولی هنوز راه طولانیه. تستها سریعتر میشه، دادهها تمیزتر.. امیدوارم نتایج ترجمهپذیر باشن
دیتاپالس
وای، این نانودیسکها مثل برگشتن صحنه به آزمایشگاهن... دیدن رقص مولکولی از نزدیک، آدمو به هیجان میاره، یعنی واقعا ممکنه واکسن بهتر بشه؟
ارسال نظر